Cay2

L’alignement du télescope Webb - #2 Apres avoir mis les segments du M1 et M2 à leur poste de travail (en cours), il y a l’injection L2. D’ici là les instruments auront suffisamment refroidi (NirCam sera à 80K ou moins), pour pouvoir les mettre en fonction. Le premier travail ça va être d’ ajuster le pointage du télescope. C’est le travail de l’ACS (Attitude Control Subsystem). L’ACS référence et mesure l’orientation et les mouvements de l’observatoire au moyen de : - senseurs solaires (Sun Sensors) - senseurs d’étoiles (Star Trackers) - gyroscopes L’application des forces et des couples pour le contrôle du pointage ou les manœuvres est réalisée via : - des roues à réaction (reaction wheels) - et / ou des propulseurs (thrusters) Ces sous-systèmes sont intégrés au Spacecraft Bus, le module de service, situé sous le pare-soleil, en partie chaude. Normalement l’ACS pointe le télescope (le +V1 ci-dessous) à moins de 8’’ de la position commandée avant l’acquisition de l’étoile de guidage sur FGS pour guidage fin. La durée des déplacements (slewing) est fonction de l’amplitude du mouvement. La vitesse est déterminée afin d’atteindre le nouveau pointage le plus tôt possible, tout en maintenant des temps de stabilisation dans des limites acceptables. Pour des repointages compris entre 25’’ et 3°, la vitesse de balayage est plus lente que pour ceux plus courts ou plus longs, afin d’éviter les modes d’agitation du propergol dans les réservoirs. Une fois excité, l’amortissement du propergol peut prendre beaucoup de temps (plus de 20 minutes dans certains cas). Le premier pointage visera une portion de ciel pauvre en étoiles et imagée sur NIRCam pour préparer l’alignement et la mise en phase du télescope. Cependant : - Le champ de NIRCam est limité, 5.1 x 2.2’ en utilisant ses deux modules A et B. - Entre les réglages au sol et l’orbite L2, il y a des erreurs d’alignement des composants de l’observatoire. L’erreur estimée peut aller jusqu’à plusieurs dizaines d’arcmin. A son premier pointage et à sa première lumière, le télescope ne saura donc pas où il vise… Marc

Merci @jackbauer 2 Très bonne nouvelle qui confirme que le scénario envisagé était le bon, et qu'on a franchi des étapes cruciales : - A priori tous les moteurs/actionneurs sont fonctionnels (M1, M2, FSM) - Les commandes-contrôle idem C'est crucial pour la suite. Marc

Oui, le rapport est bien 2.7 @600nm, rapport des diamètres. D'ailleurs merci cela m'a permis de voir une erreur de copie de tableaux, corrigée depuis. Hm, non. L'intervalle 3-5 µm de JWST correspond à (3-5 µm)/2.7 = (1.1 - 1.9 µm) pour une résolution équivalente avec HST. JWST 3 µm : 0.12 arcsec = HST 1.1 µm JWST 5 µm : 0.20 arcsec = HST 1.9 µm Comme tu le dis dans ton introduction, il y a un facteur 2.7 sur la résolution à une longueur d'onde donnée. Prenons un domaine (0.4 - 0.7 µm) pour le 'visible' HST. On a la même résolution avec JWST sur (1.1 - 1.9 µm). Mais tout cela c'est pour la résolution théorique. C'est pour cela que je parlais de Limite de Diffraction dans mes posts. Dans la pratique, chaque télescope est spécifié pour être limité par la diffraction pour une longueur d'onde donnée. En découle les budgets d'erreur sur le polissage, l'alignement, etc. Hubble je sais pas mais j'imagine Diffraction Limit @0.5 µm (Spec : 70% Encircled Energy dans 0.1 arcsec). Et il était myope donc il a fallu lui mettre un Costar et adapter la camera (WFC2 puis WFC3), donc il y a de la perte en ligne. JWST c'est Diffraction Limit @2 µm. Donc à 0.6 micron il n'est pas limité par la diffraction., clairement. Marc

Didactique, merci

Pour ce qui est du calcul à la louche de @Superfulguret pour compléter mes posts sur le sujet un poil plus haut : La réponse spectrale de Hubble WFC3 à 0.2 micron ne vaut rien : Disons que Hubble WFC3 commence à avoir un signal intéressant à partir de 0.4 micron. Le capteur HgCdTe de NIRCam voie courte (0.6 - 2.3) ramasse un bon signal a 0.6 micron, voir aussi les sensibilités en fonction des filtres embarqués : JWST voit bien dans le rouge a 0.6 micron, en début de bande (en fait le détecteur NIRCam short démarre à 0.4 microns, les filtres à 0.6 microns). Ainsi, si on veut comparer les deux, dans le bas de leurs bandes mais avec du signal, prenons : - Hubble WFC3 0.4 micron : 0.04 arcsec - JWST NIRCam Short 0.6 micron : 0.023 arcsec Marc

Tout dépend de ce que tu nommes maximum de réflexion. Quels sont les besoins des astronomes amateurs ? Une baisse de 10% est-elle acceptable ? Tout dépend si ton optique est en milieu fermé ou non, de son temps d'exposition à l’environnement, de l’environnement proprement dit (Température, humidité, condensation), etc. Si tu sors le tube 20 fois l'an et qu'entre temps il est stocké emballé a l'abri : probablement jamais. Dans le milieu pro on a souvent des workshops sur le sujet, car les technos évoluent. Un Miroir qui observe vers le haut presque toutes les nuits en Atacama, tu fais un re-coating au bout de 1.5 - 2 ans. Le même qui regarde vers le bas, tous les 3 - 4 ans. On le fait car la réflectivité baisse, mais qu'elle s'accompagne aussi d'une augmentation de la diffusion. Des que les astronomes commencent à gueuler, il est temps de le refaire Des nettoyages réguliers permettent d'augmenter la longévité des traitements : un tas de polluants s'accumulent sur les traitements et ils sont sources de dégradation par réaction chimique. Une petite discussion sur le sujet ici (en anglais, sorry) : https://astronomy.stackexchange.com/questions/16607/do-primary-mirrors-in-large-observatories-undergo-regular-removal-and-re-coating Marc

Voir mon post juste un peu plus haut. L''imageur NIRCam de JWST a deux voies : - Short : 0.6-2.3 micron - Long : 2.4-5.0 micron L'imageur Hubble WFC3 a deux voies : - UVIS : 0.2-1.0 micron - NIR : 0.8-1.7 micron. Si on calcule les limites de diffraction pour ces deux télescopes et pour ces bandes HST/UVIS et JWST/Short : Marc

Attention à la définition du Near IR. Tu prends celle des Astams, qui utilisent des détecteurs Si qui coupent a 1 micron. L''imageur NIRCam de JWST a deux voies : - Short : 0.6-2.3 micron - Long : 2.4-5.0 micron L'imageur Hubble WFC3 a deux voies : - UVIS : 0.2-1.0 micron - NIR : 0.8-1.7 micron. Si on calcule les limites de diffraction, à peu prés au milieu des bandes: Hubble UVIS 0.5 micron, D=2.4 m : 0.052 arcsec JWST NIRCam Short 1.5 micron, D=6.5 m : 0.058 arcsec. Pour reprendre ton exemple : Hubble à 0.55 micron : 0.058 arcsec, ce qui correspond à JWST à 1.5 micron. Donc ce qui est dit est cohérent.

Hm, pas facile, et les modes dégradés ne sont évidemment pas documentés. Quelques scénarios imaginables : 1/ Défaillance pendant le déploiement et l'alignement initial du M1 et du télescope * Un actuateur ne fonctionne pas (moteur). Le segment ne peut rejoindre son poste de travail. Il est mort. Il faudra donner un angle fort au segment, avec les actuateurs restants, pour diriger la lumière reçue en dehors de M2. Il y a de la course (20 mm donc c'est faisable). Ça va compliquer la future mise en phase mais on doit pouvoir s'en sortir. Miroir M1 avec moins de segments. * Un senseur de position (LVDT) d'actuateur est défaillant. Dans ce cas on compte les pas moteur et on s'appuie sur le codeur en sortie de moteur (resolver) pour piloter le segment. Plus tard il faudra combiner signal optique et signal codeur pour piloter le segment. On doit s'en sortir même si c'est plus ardu. * Un codeur (resolver) d'actuateur est défaillant. Dans ce cas on compte les pas moteur et on s'appuie sur le LVDT pour piloter le segment. Plus tard il faudra combiner signal optique et signal LVDT pour piloter le segment. On doit s'en sortir même si c'est plus ardu. > donc à priori seules les défaillances moteur posent un grave problème. Si il y a plus d'une défaillance moteur .... on perd autant de segments. 2/ Défaillance en fin de commissioning (le M1 a déjà été stacké, et éventuellement a déjà été phasé) * Un actuateur ne fonctionne pas (moteur). Le segment peut être déplacé, mais avec 5 actuateurs au lieu de 6. On peut encore phaser mais avec des conditions restrictives. Par exemple trouver le point de fonctionnement où on place tous les segments sur un ellipsoïde qui satisfait la longueur d’arrêt de l’actuateur. A la clé il faut relocaliser le M2 et éventuellement mettre de la courbure sur les segments pour corriger un effet bosselé genre carapace de tortue (scalloping dans le jargon). Il faut que l'actuateur défaillant ne soit pas trop loin de son poste de travail au moment de la panne * Un senseur de position (LVDT) d'actuateur est défaillant. Dans ce cas on compte les pas moteur et on s'appuie sur le codeur en sortie de moteur (resolver) pour piloter le segment. Et on peut encore phaser en s'appuyant sur le signal optique (NIRCam). * Un codeur (resolver) d'actuateur est défaillant. Dans ce cas on compte les pas moteur et on s'appuie sur le LVDT pour piloter le segment. Et on peut encore phaser en s'appuyant sur le signal optique (NIRCam). > donc encore une fois seules les défaillances moteur posent un problème. L'important à retenir aussi, c'est qu'on est dans un environnement stable. Il y a un peu de variations de gradients thermiques, mais c'est faible. Plus on s'approche du zéro absolu et plus les coefficients de dilatation des matériaux s'approchent de zéro. Donc l'important c'est d'arriver à phaser. Une fois cette étape franchie on ne devrait avoir à produire que de très faibles corrections. Si des défaillances moteur se produisent avec le temps passant, il faut retrouver des points de fonctionnement du télescope 'les plus optimums ' du point de vue performance optique. Jusqu'au jour où il n'y a plus de solutions ... Marc

L’alignement du télescope Webb - #1 Suite a une question de@imarek à propos des méthodes d'alignement et de test une fois là-haut, sujet majeur des prochaines semaines, j’essaie de condenser cela dans une série de posts. Pas un sujet facile, alors n’hésitez pas à intervenir car être juste, didactique, et simple n’est pas une mince affaire. Je m’en excuse par avance. Par quoi commencer ? Comme on l’a vu précédemment, on a déployé le secondaire (M2), et les deux ailes du primaire (M1). Le tertiaire (M3) et le miroir de stabilisation (FSM) eux sont en place et ont été alignés au sol. Le M3 est fixe. Le M1 est resté en position de sécurité, plaqué contre le back-plane, à 12.5 mm de sa position de travail. Il faut le réveiller. Le premier job donc, de la mécanique, c’est mettre en marche les actuateurs des segments et les amener un à un à leur position de travail. Cette opération commence normalement demain, 11/01/2022 (à Launch + 17). Il n’a pas de feedback optique. On se base sur les mesures des senseurs de position des actuateurs. Cette opération doit durer plusieurs jours, elle se déroule en plusieurs étapes. Ces dernières ne sont malheureusement pas détaillées… à moins que qqn trouve l’info ? J’imagine qu’il ne vont pas y aller comme des brutes genre : 'Bon, voyons …, j’écris une commande qui dit ‘monte tous les segments de 1.2 cm’, j’appuie sur Enter, et zou, je file boire une bière... !' Nan, nan, nan, … Ça serait comme réveiller Marc un lendemain de fête genre : ‘Oh ! Debout !!! On est samedi, il est 7h30 !!! Lève-toi et vas faire les courses !!! Tu sortiras les poubelles en passant et t’iras laver la voiture !!!’ ‘Vlam !!! (la porte claque violemment). ‘Et t’as encore laissé ton télescope tourner toute la nuit !!! Il est bloqué contre le trépieds et il pleut des cordes !!! Les systèmes complexes ont leur susceptibilité, et nécessitent un peu plus de douceur pour démarrer leur journée, genre : ‘Mon chéri, il est 10h30, il fait beau … Je reviens des courses, j’ai fait le ménage et j'ai déposé les enfants au sport. Je t’ai préparé un bon café, avec des croissants chauds ! Ah, j’ai aussi arrêté ton télescope et l’ai couvert. Rassure-toi, j’ai vérifié, les sessions d’imagerie se sont bien passées, et tout est sauvegardé. Prends ton temps !' Donc, par analogie cela devrait plutôt ressembler à : - Réveil du module de contrôle-commande des actionneurs. Off>Stand-by>On. - Lancement des diagnostics du contrôleur pour voir si ce dernier n’a pas souffert. - Check des signaux de réponse des LVDT des actionneurs (senseurs de position). - Check des signaux de réponse des codeurs des moteurs pas à pas. - Un segment après l’autre, pour chaque actuateur : envoi de commandes de mouvements faible course et vérification du bon fonctionnement des moteurs et des boucles de contrôle, déplacements grossiers et fins. - Si tout est ok, on monte le segment de 12.5 mm, tranquillement, par étapes. On répète pour les suivants. - Le tout pour 18 segments x 6 actuateurs = 108. J’ignore si la vérification inclut les actionneurs de forme. J’ignore si il y a des mécanismes de clampage (latching) des M1SA sur la Backplane. Si c’est le cas rajouter tout cela dans la procédure basique ci-dessus. Dans tous les cas ça va faire un paquet d’étapes. Et à priori elles ne sont pas réalisées en mode ‘auto’ au niveau du télescope, mais commandées une-à-une depuis le sol. On commande, on vérifie, on analyse, on réfléchit, on continue... Après relevage des segments du M1, les éléments optiques M1 et M2 sont encore positionnés à quelques millimètres de leur position nominale. Autant dire qu’on est loin du compte… Positionner les éléments optiques à quelques nm près, pour obtenir un télescope limité par la diffraction, va être effectué via un processus appelé WFSC (Wavefront Sensing and Controls), en français Mesure et Contrôle de Surface d’Onde. Il repose principalement sur les modes d’imagerie normaux de l’instrumentation scientifique et sur des éléments optiques spéciaux placés dans la roue à filtres interne de la caméra proche infrarouge (NIRCam). C’est pour plus tard, quand on sera à L2 et quand NirCam sera à 80K ou moins. On regarde ça dans les posts suivants. Marc

Polissage de cochon !!!

Pour ceux que cela intéresse : le fliqueur d'images Flicker absorbe un tas de photos du JWST... Il y en a un paquet (plus de 3000). Bon, pas toujours en lien direct avec ce fil, et un peu de tout, mais on trouve son choix. https://www.flickr.com/photos/nasawebbtelescope/albums Ça peut aussi aider a illustrer ce fil Marc

Je regarde comment faire un topo sur le 'commisioning alignment', c'est à dire l'alignement du bousin dans l'espace. Cela sera à mes heures perdues... Marc

Ben oui, les programmes sont tellement longs et ils ont tellement de personnages à honorer qu'ils changent de noms comme de chemises. Andouilles !!! On s'y perd.

Le coefficient de dilatation des verres optiques se balade en grande majorité entre 6 10-6/K et 9 10-6/K, avec une moyenne vers les 7.5 10-6/K. Celui du Kovar (Invar avec du Cobalt) vaut ~ 5 10-6/K Donc pourquoi pas. Mais le mariage sera bon voire meilleur avec du Titane 8.4 10-6/K Marc

Mais tout l'Invar sur le Webb est bien Français

Ça c’était vrai il y a peu. La Chine en a besoin pour faire des navires de transport de gaz liquéfié... Alors ils ont bossé 4 ans sur le sujet, maintenant ils l'ont. https://min.news/en/economy/0c4a4ef985eb6249a5ffc0d937e59071.html

On peut en discuter ... ? Cela va encore remplir ce fil ...

Voir page 25 le communiqué de 2017 de la NASA que j'ai posté Je pense que l'article auquel tu fais référence se rapporte aux tests réalisés au sol. Mais la question de @imarek est plutôt ciblée sur les méthodes d'alignement et de test une fois la haut.

Pardon. Bcp des mêmes technos utilisées, mais pas le même actuateur du point de vue du design.

Si, a priori ils en ont envoyé avec SIRTF.

On se marre, c'est tout Faut bien rigoler. Et avec le temps on peux pas faire bcp plus

Ce n'est pas une blague. Marc

Oui Guy. On peut alors embrayer sur la discussion Fiabilité et Ambiance Vide Cryogénique. Car je considère pour ma part que le vent d'optimisme de ces derniers jours devrait être modéré ... Il y a pas mal d’étapes franchies, mais elles ne font pas appel a beaucoup de mécanismes, et ces étapes sont one-shot. Quand on a démarré faisait encore 'chaud'. . Aujourd'hui 9 janvier la partie derrière le pare-soleil a atteint -172 degrés C sur le M1... https://www.jwst.nasa.gov/content/webbLaunch/whereIsWebb.html?units=metric Maintenant on va faire appel a des machins qui: 1/ Font appels à des mécanismes bien plus nombreux (voir le nombre d' actuateurs sous le M1 par exemple...) 2/ doivent répondre de manière répétée (un moteur d'actuateur M1 est calculé pour 10 millions de cycles...) 3/ Et les probabilités de défaut augmentent avec le nombre de composants et le nombre de cycles... Donc ces jours passés on faisait brûler quelques gros cierges ... Maintenant on fait brûler une foret de petits cierges ... Et si un s’éteint ... Les étapes qui viennent sont tout aussi cruciales et me font plus flipper. Marc

Hihihi, marrant et d’actualité !!! J'ai reçu un mail de SpaceX en décembre, à propos d'un projet de télescope spatial genre 4m qui tiendrait dans leurs lanceurs ...